题目内容

9.我国发射的“嫦娥一号”探月卫星简化后的轨道示意图如图3所示,卫星由地面发射后,经过发射轨道进入停泊轨道,然后在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道,再次调速后进入工作轨道.卫星开始对月球进行探测.已知地球与月球的质量之比为a,卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b,卫星在停泊轨道(可视为近地卫星轨道)和工作轨道上均可视为做匀速圆周运动,则(  )
A.卫星在停泊轨道和工作轨道运行的速度之比为$\sqrt{\frac{a}{b}}$
B.卫星在停泊轨道和工作轨道运行的周期之比为$\sqrt{\frac{b}{a}}$
C.卫星在停泊轨道运行的速度大于第一宇宙速度7.9km/s
D.卫星在停泊轨道运行的速度小于地球赤道上随地球自转的物体的运动速度

分析 根据万有引力提供向心力得出线速度、周期与轨道半径和中心天体质量的关系,结合地球和月球的质量之比,以及停泊轨道和工作轨道的半径之比求出线速度之比、周期之比.第一宇宙速度是绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度.

解答 解:A、根据$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=m\frac{{v}^{2}}{r}$知,v=$\sqrt{\frac{GM}{r}}$,地球与月球的质量之比为a,卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b,则卫星在停泊轨道和工作轨道运行的速度之比为$\sqrt{\frac{a}{b}}$,故A正确.
B、根据$G\frac{Mm}{{r}^{2}}=mr\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}$得,T=$\sqrt{\frac{4{π}^{2}{r}^{3}}{GM}}$,地球与月球的质量之比为a,卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为b,则卫星在停泊轨道和工作轨道运行的周期之比为$\sqrt{\frac{{b}^{3}}{a}}$,故B错误.
C、7.9km/s是卫星贴近地球表面做匀速圆周运动的速度,是绕地球做匀速圆周运动最大的环绕速度,可知卫星在停泊轨道运行的速度小于第一宇宙速度7.9km/s,故C错误.
D、卫星在停泊轨道上运行的速度大于同步卫星的线速度,根据v=rω知,卫星在停泊轨道上运行的速度大于地球赤道上随地球自转物体的速度,故D错误.
故选:A.

点评 解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论,知道线速度、周期与轨道半径的关系,掌握第一宇宙速度的物理意义.

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